对电的机器的转子温度进行测量的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量设置在电的机器的转子上的永磁体的温度的方法以及一种电的机器、一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。
【背景技术】
[0002]在车辆中，电的机器例如用作内燃机的发动机或起动机，或者例如用作用于发电的发电机。在现代车辆中，电的机器也用作发动机和发电机的组合，即所谓的起动机发电机(SG)或助推-回收-机器(BRM)。这是在车辆中根据需要可以作为电动机或者发电机工作的电的机器。
[0003]作为发电机，起动机发电机必须能承担通常属于发电机的全部任务，即给车载电网供电和给车辆电池充电。作为电动机，起动机发电机必须在内燃机起动时使得其曲轴在短暂的时间内达到所需要的起动转速。
[0004]电的机器特别是在混合动力车辆中可以用作助推-回收-机器，以便既发动机式地工作，又发电机式地工作。内燃机可以在其尚未提供其全部扭矩时的低转速情况下通过电的机器的发动机式工作得到支持。而在车辆减速时可以通过电的机器的发电机式工作把动能转变为电能，然后存储起来。
[0005]电的机器可以采用空气冷却方式予以冷却。一个特殊的挑战是，功率密度高，伴随着发动机室内的相当高的环境温度。这些温度可能超过120°C。在这种情况下可能超过各个组件的热负载的极限。
[0006]为了避免高温损害，可以把温度传感器装入到电的机器的壳体中。替代地，可以利用温度传感器来检测并监视配属于电的机器的整流器的温度。还可以将温度传感器直接安装到电的机器的绕组中。
[0007]基于电阻测量R (T)=U/I，在了解电阻的温度关系情况下，可以确定绕组温度T。但为此必须准确地测量流经绕组的电流，这是繁琐的，而且通常不存在用于此目的的测量机构。
[0008]因而无法测量特别关键的转子温度。因此试图由定子温度的测量结果借助模型来推断出转子温度。这种做法易于出错。对于直接的温度测量来说，几乎无法够到E机器的高热负载的转子(动子)。已知的信号传递方法比如感应式传递器或者还有滑环支持的系统由于成本高昂和运行可靠性不足的原因而通常不予考虑。
[0009]因此存在如下需求:简化特别是针对电的机器的转子进行的温度测量。
【发明内容】
[0010]根据本发明，提出具有独立权利要求特征的一种用于测量设置在电的机器的转子上的永磁体的温度的方法以及一种电的机器、一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。从属权利要求以及后续说明所述为有利的设计。
[0011 ] 本发明允许确定电的机器的转子的一个或多个组件的温度，而无需使用安装在转子中或上的温度传感器。在这里，利用永磁体磁特性的温度关系，特别是确定由永磁体产生的磁场的与温度相关的值(场强值或通量密度值)。即已知的是，永磁体的剩磁及由其产生的磁场的场强或通量密度随着温度的升高而降低。有益地，为了检测磁场值，使用了特别是并不一同旋转的磁场传感器例如霍尔传感器或(G) MR-传感器。
[0012]本发明特别有利地可应用在既可发动机式地工作又可发电机式地工作的电的机器中，因为在那里通常本来就在转子上设置有永磁体(所谓的转子位置感应磁体)，以便由磁场曲线求取转子的角度位置(所谓的转子位置)和/或转速，即本来也检测且只需还相应地分析由永磁体产生的磁场。
[0013]本发明在车辆中的既可发动机式地工作又可发电机式地工作的电的机器(即特别是SG或BRM)内展现出了特殊的优点，这是因为，转子在那里接近负载极限工作，因此在未确切地了解温度的情况下就需要提前切断(Abregelung)驱动机构。这导致了功率损耗。通过根据本发明得到改善的对转子温度的测量，可以提高输出功率。
[0014]成本得到降低，因为在电的机器中无需温度传感器，也无需相关的接触部位、导线和分析单元。运行可靠性得到提高，因为温度传感器在空气冷却的电的机器中特别是因介质侵蚀(盐雾等)和振动而有故障危险。
[0015]由测量磁场强度得到的温度信息可以用作转子的或者整个电的机器的热特性数学模型的输入参数。该模型以(软件)程序的形式被存储起来，并由磁体温度以及必要时由其它输入参数(例如励磁电流、相电流或损耗功率)来算得在转子的或者机器整体(即也有定子)的重要部位或组件上的温度。
[0016]应预料到，永磁体的磁特性会受到特定于样本的波动，这种波动可以体现于在温度相同情况下磁场强度大小却不同。此外，磁场传感器也会有精度误差。为了防止这种误差表现在所求取的磁体温度上，可以在电的机器投入使用时和/或使用期间对信号进行校准。为此，传感器信号在规定的边界条件下根据主导性的磁体温度予以校正。所述磁体温度为此有益地借助温度传感器予以测量。
[0017]本发明可以应用于不同构造类型的电的机器，例如同步电机或异步电机。
[0018]如果对于电的机器的运行来说不需要转子位置传感器，则可以将仅仅用于确定温度的磁体安置在转子轴上。该磁体的场强借助于特别是并不一同旋转的磁场传感器予以测量，并由信号求取转子温度。
[0019]特别有利地，磁体与转子良好地热连接，以便得到励磁绕组与磁体之间的较小的温度差。为此可以将磁体例如通过金属罐固定在转子轴上。利用金属罐的高的导热率将磁体均匀地加热至近乎与待确定的转子温度相等的温度。
[0020]特别有利地，磁体与转子附近的转子轴之间的温度差<10K。该温度差在转子的静止状态下在转子温度恒定在约150°C情况下在转子和磁体的热固联中测得，其中将省去空气冲流。由此得到所述方法的所需要的精确性。
[0021]特别有益地，使用一种其磁特性与温度的关系特别突出的磁体，特别是选用其剩磁通密度与温度相关的变化小于0.1%/K的磁体材料。
[0022]以软件的形式实施所述方法也是有利的，因为这引起特别小的成本，特别是当执行的控制器还用于其它任务、因而本来就存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。也可以通过计算机网络(因特网、互联网等)下载程序。
[0023]本发明的其它优点和设计可由说明书和附图得到。
[0024]不言而喻，上述特征和下面还要介绍的特征不仅可在分别给出的组合中使用，而且可在其它组合中使用或者单独地使用，而不偏离本发明的范围。
【附图说明】
[0025]本发明借助实施例在附图中示意性地示出，下面将参照附图对其予以详述。
[0026]图1以示意图示出根据本发明的优选实施方式的电的机器，其具有用于求取永磁体温度的计算单元，该永磁体设置在电的机器的转子上；
图2以方框图示出本发明的方法的一种优选的实施方式。
【具体实施方式】
[0027]在图1中以示意性的剖视图示出了根据本发明的一个优选实施方式的在此被设计成助推-回收-机器的电的机器，其整体标有100。电的机器100具有机械部分110和电子部分120。
[0028]在机械部分110中设置有围绕旋转轴线A旋转的转子111和固定不动的静子112。
[0029]转子111具有与皮带轮122抗扭地连接的转子轴121。皮带轮122用来与车辆内燃机或其曲轴以传递扭矩的方式耦接。转子轴